51单片机之——串口通信（含实现部分）

目录

一  串口通信简介

二  前置知识

二  前置准备

三  实现单片机通过串口向电脑发送数据

四  实现单片机通过串口接收电脑发送数据

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一  串口通信简介

    本篇文章将实现两个部分，第一部分为单片机通过串口向电脑发送数据；第二部分为电脑通过串口控制单片机LED灯

二  前置知识

    简单双串口通信有两根通信线：发送端TXD（transmit exchange data），接收端RXD（receive exchange data），并且他们是交叉连接。

如下图RXD和TXD即为单片机芯片上串口通信的两个引脚（注意它们与P3.0和P3.1引脚是复用的）

上图两个引脚接至单片机USB转TTL下载模块的RXD-U和TXD-U引脚（如下图所示，TXD为发送端，RXD为接收端，并且可以看到它们与RXD-U和TXD-U交叉连接）

下面是一些术语的简单介绍

 然后介绍一下需要用到的寄存器：

1、SCON：串行控制寄存器（可位寻址），用于选择串行通信的工作方式和一些控制功能

（1）SM0和SM1：用来确定串行口的工作方式：

 我们常用的模式为模式1，所以此处初始化为 SM0=0  SM1=1。

（2）SM2：控制模式2和模式3多机通信，由于我们使用模式1，所以不需要用到，初始化为0即可。

（3）REN：控制是否允许串行接收，REN=1为允许串行接收，可以启动串行接收器RXD；REN=0为则禁止接收。若只使用发送则可以初始化为0，需要用到接收功能则初始化为1。

（4）TB8和RB8：都用于模式2和3，不需要用到，感兴趣的话可以去单片机手册上了解，这里初始化为0即可。

（5）TI：发送 中断请求标志位。在模式1中，停止位开始发送时由内部硬件置1，表示向主机请求中断；中断响应后需要软件复位，即TI=0。初始化为0。

（6）RI：接收 中断请求标志位。在模式1中，接收到停止位时由内部硬件置1；中断响应后由软件复位0，初始化为0。

由此可知在代码中，我们可以初始化SCON寄存器为0x40（单片机通过串口向电脑发送数据）或0x50（单片机通过串口接收电脑发送的数据）。

2、PCON：电源控制寄存器（不可位寻址）

（1）SMOD：波特率选择位，控制波特率是否加倍。

（2）SMOD0：帧错误检测有效位，控制是否启用帧错误检测。

3、SBUF：串口数据缓存寄存器，用于存放待发送数据

这里还需要配置定时器相关寄存器，这个我会额外出一篇文章来讲，这里只需要和我一样配置就行，其他没提到的寄存器均无需配置。

二  前置准备

硬件准备：STC89C52RC单片机一块（要操作的led灯为划红线部分），电脑一台

 软件准备：Keil5、stc-isp

 

 Keil5主要用来编写程序代码，生成.hex文件；stc-isp用来将生成的.hex文件烧录程序到单片机中，我们还需要使用其附带的串口助手工具

三  实现单片机通过串口向电脑发送数据

    首先新建工程，芯片选择AT89C52。

创建项目后记得把生成.hex文件的项勾上，我们之后就是将这个文件烧录进单片机。

首先我们可以写一个函数来初始化各个寄存器的参数，可以直接使用stc-isp软件的波特率计算器来生成这样的初始化函数，记得要根据自己的单片机的具体参数来配置，不节的问然可能会出现接收错误字节。这里波特率为4800（可以根据自己的需要来改）可以记住，后面会用到：

下面是初始化函数：

void UART_Init(){
	/**串口寄存器配置**/
	SCON = 0x40; //初始化串行口控制寄存器
	PCON |= 0x80;		//使能波特率倍速位SMOD
	/**定时器寄存器配置**/
	TMOD &= 0x0f; //这段代表TMOD低四位保持不变，高四位清0
	TMOD |= 0x20;		//设定定时器1为8位自动重装方式
	TL1 = 0xf4;		//设定定时初值
	TH1 = 0xf4;		//设定定时器重装值
	ET1 = 0;		//禁止定时器1中断
    TR1 = 1;		//启动定时器1
}

然后创建一个函数用于写一个字节的数据到SBUF（串口数据缓冲寄存器）中，写入后会由硬件自动完成发送，发送完成后硬件会把TI（发送中断请求标志位）置1：

void UART_SendByte(unsigned char Byte){
	SBUF = Byte; //将数据写入串口数据缓存寄存器
	while(TI == 0); //等待TI置1，即发送完成前一直等待，TI=1即为发送完成
	TI = 0; //发送完成后，需要软件复位
}

然后在main函数中调用这两个函数：

void main(){
	UART_Init(); //初始化寄存器
	while(1){
		UART_SendByte(0x66); //表示发送66这个字节（十六进制）
	}
}

这样一个最简单的单片机向电脑通过串口发送数据的demo代码就完成了。

最后编译该代码，使用stc-isp将编译好的hex文件烧录进单片机。

打开stc-isp内置的串口助手，设置好波特率（这里波特率没配置好可能会出现发送的字节是错误的情况），然后打开串口助手，可以看到接收缓冲区中一直出现单片机发送的字节。至此，使用单片机通过串口发送数据给电脑的demo就已经完成了！

四  实现单片机通过串口接收电脑发送数据

    接收串口信息需要将串口控制寄存器中的REN位置为1，即允许单片机通过串口接收信息，所以SCON要从原来的0x40变为现在的0x50。因为接收信息是被动的，串口通过中断来提醒单片机有信息要接收，所以需要打开串口中断（EA=1, ES=1）。

 所以可以编写初始化函数如下：

void UART_Init(){
	/**串口寄存器配置**/
	SCON = 0x50; //初始化串行口控制寄存器，REN位为1
	PCON |= 0x80;		//使能波特率倍速位SMOD
	/**定时器寄存器配置**/
	TMOD &= 0x0f; //这段代表TMOD低四位保持不变，高四位清0
	TMOD |= 0x20;		//设定定时器1为8位自动重装方式
	TL1 = 0xf4;		//设定定时初值
	TH1 = 0xf4;		//设定定时器重装值
	ET1 = 0;		//禁止定时器1中断
    TR1 = 1;		//启动定时器1

    EA=1; //启动所有中断
	ES=1; //启动串口中断
}

查询单片机手册可知串口的中断号为4：

 所以可以编写串口中断子函数（在函数圆括号后加上 interrupt 4即可），无需调用，当串口中断产生时就会执行函数里面的内容：

void UART_Routine() interrupt 4{
	if(RI == 1){
		//当接收到数据的时候，让控制led的P2端口等于串口数据缓冲寄存器中的值，从而实现串口控制led灯
		P2 = ~SBUF; //因为0为灯亮，所以要取反
		RI = 0; //软件复位
	}
}

注意，由于串口发送和接收都会引起这个中断，所以我们需要通过RI位（接收中断请求标志位）来判断是否接收到数据，接收到数据才对单片机led进行操作，操作完要把RI位置0.

这个例子中main函数只需要调用初始化函数即可，中断函数无需调用：

void main(){
	UART_Init();
	while(1){
	}
}

最后编译该代码，使用stc-isp将编译好的hex文件烧录进单片机。

还是打开串口助手，如果我们想让led的高四位亮起，我们可以发送十六进制数F0（1111 0000），点击发送数据即可：

此时单片机的高4位亮起：

 

 至此，关于单片机串口通信的两个简单demo就此完成，我们也可以根据这个最基本的demo来拓展出其他更加高级的功能，这个之后会继续更新。本人是初学单片机，如果有错误或者问题欢迎大家在评论区中交流！